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【STM32电机培训】——1、实验电机参数测量及极数对解疑

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七哥 发布时间:2018-9-5 01:31
本帖最后由 toofree 于 2018-9-5 01:34 编辑
/ T  t( w$ k3 W
( ~7 o  n/ `0 K# U   下载并安装X-CUBE-MCSDK_v5.0.3或X-CUBE-MCSDK_5.2.0.exe后,安装成功后会有两个应用程序“MotorControl Workbench 5.0.3”和“Motor Profiler 5.0.3”。电机参数测量需要使用“Motor Profiler 5.0.3”。
4 q- V7 N+ e' R$ a  当然两个版本都安装了,对比着用。8 {0 v/ r2 m4 [* t/ r7 Q
傲游截图20180905003028.jpg
$ o  k% }" j$ [0 _- P! M5 m' v, I9 N1 M# o2 z) J

1 E* D' @' E# h# ~) Z% b  本实验需要的其它软件“STM32 ST-LINK Utility”,自然是必须早已安装了。' y- {+ H$ ]' e6 u
傲游截图20180905003546.jpg
. q1 d! V4 }0 l/ {8 K; S: E% L! v. j1 Z2 e

, F* [' F0 z7 ?# ]0 H% z3 g& c1 ?3 R) O$ r) ]/ T
  实验使用的为P-NUCLEO-IHM002套件,包含了NUCLEO-F302R8、X-NUCLEO-IHM07M1、BR204-1700KV-1、12V电源适配器。9 k% O7 @+ U! ]# z$ E6 Z
傲游截图20180905003353.jpg # Y. f/ N0 g: r& b" n& Z, x* k
5 z+ T  N, ]/ Q4 D/ q- A
  连接电机、电源适配器、通过USB线将Nucleo板载集成ST-Link/V2连接实验用计算机,给12V电源适配器通电,整个系统上电。
6 ]6 |& F1 v9 Z3 x 微信图片_20180905005153.jpg
- P: H6 w6 X, X0 t# D! g7 a
# W) ]$ O! w. c* {- K9 ?5 b  打开“Motor Profiler”软件,“选择板卡”
* V3 P, R8 R5 X 傲游截图20180904005755.jpg 4 t  k) a. J* z4 w
) S. z! A8 Z7 U1 i4 A8 e3 V
  双击选择对应板卡套件,则本页面自动关闭  Q4 Z+ t1 ?: b) b9 B1 c; V
傲游截图20180904005811.jpg
+ f4 E! Z0 |5 e
" e8 d) |1 \  }8 g. K* P0 u  在主页面可以看到板卡预览图,右面设置好参数,计算机通过连接板卡。
3 A* U9 T- P$ S$ M  (至于这里的极对数为什么是7这个疑问,我也一直不明白,直到今晚终于找到资料,在后面解释。): p" Y9 W2 j# `- x7 e- z
傲游截图20180904005843.jpg
/ M+ \: h0 V! W) [5 h
4 l. a9 Y: i1 P. o9 r# [  第一次用“Motor Profiler”软件连接,板上没有电机参数测量固件,需要自动更新固件
" W, q, u, a1 ~& |$ T' i& a 傲游截图20180904005914.jpg % P) Y; r- E' X
% p' h+ h: j3 B3 R9 u: N6 V
  固件成功更新; D9 f: U: n* U6 {( z% G
傲游截图20180904005921.jpg
0 r( w0 h+ g! K6 A& U8 x( A7 t" [7 g, T: f/ }% ?5 D- y
  点“Start”,开始电机参数测量实验
+ g5 y4 L3 e1 n3 V0 g 傲游截图20180904005943.jpg
, ]1 F0 t  S% N4 X
  o* O! S& D8 ^* r6 K- _* h  在第一次尝试测量参数,没有成功,接着会自动再次尝试
, M9 S# ~2 a( F, _6 C* s6 l* O 傲游截图20180904005059.jpg 6 x( V- u" ]. J5 H$ \% l8 P3 ?
: Y' P  \! b8 c# w! Q# k  ~
  第二次尝试测量成功
2 P4 ^) W6 `& K8 k 傲游截图20180904005225.jpg # c8 r4 N  ?3 k8 I
0 R( X  c6 h( q1 u+ I/ f2 n5 s
  测试几次,发现测量结果参数Rs、Ls、Imax、Ke每次都不一样,会有细微变化2 I# S* z) E5 E  F, p- H6 t
傲游截图20180904010023.jpg ) u( \! G) I- a3 u# ]% U
, S( Y2 ~  m1 A% U/ L" {
  这是后来再次测量的结果,对比前一图,有变化
: m. x4 r+ @! q5 J, Q0 b 傲游截图20180904233801.jpg , [. v) ~- W" a/ t: Y% \# l

# s6 j7 S! d4 ]3 X. e7 u  “Save”保存测量工程(不知道叫什么,姑且就叫测量工程吧)。2 N2 f# {+ x6 D6 O! ~5 V2 }
傲游截图20180904010045.jpg ' t% W4 f5 W5 }4 Q5 X4 y
3 d) [$ w; x: g4 ?) W; j! m* F
  “Play”演示电机转速控制调节,“Start”开始演示
6 k/ _3 r( |  y& E/ P+ ~4 B 傲游截图20180904010055.jpg 3 q8 j3 r2 Q% E# o

' w& _; \3 k3 T, K4 h* z8 ?$ c  拖动三角滑块,调节不同转速,及转动方向
3 u1 M  l: k  R* Z/ Z" q& Z0 } 傲游截图20180904010110.jpg
. Y7 g9 X6 m3 t# [- ^0 S: u" u: w7 w2 }
  调节转速% B5 P8 V3 }; u1 n* D, K1 C. R
傲游截图20180904010123.jpg
3 ^: b1 L% v) }- v/ K) A4 D, u" `8 q, W
  调节方向) G) h4 e1 V7 L. n! b9 _
傲游截图20180904010142.jpg % ^* o6 U: H! A+ K+ }' M! r
- l+ U% `( s, q! Y! c3 b; c$ y
  测试最小转速。电机可调节的正反最低转速都在750左右,太低则电机会停止运行。& i* s" G+ Z! p3 |$ Q% G) m0 k
傲游截图20180904010325.jpg % ?6 C" b2 }, J1 h  Y
' F, D, j# q. z  o
  测量结束,关闭软件。要关闭软件时例行公事的弹出,提示会丢失没有保存的数据,不予理会或保存一次都可以。
* O3 K7 j9 }) O7 x 傲游截图20180904010336.jpg ! O6 R) ?4 v" W8 \6 u0 N

6 ]' ]3 {$ O3 X& J; @; Z4 R6 I2 z  g) r) h
  关于极对数为什么是7,这个百撕不得其姐,也不得其妹。终于今晚在“知乎”上查到根据,原理讲的很不错。; j* O" f+ N, s8 D% q( r

8 R1 E& {& y$ H原贴链接附上:http://www.zhihu.com/question/538934493 Q$ A4 @+ G. T, e

' X, l$ a0 g: g1.定转子极对数问题% z4 {1 u1 v+ p1 o

3 k. Y7 ?9 Q' @" v* E+ @9 v+ {! @  实际运行中,定子通电产生的磁极数和转子的磁极数可以不相等。航模电机工作时时其实有点类似于永磁式步进电机,两者也是不相等的。至于为什么设计成槽数和永磁体的磁极数不成倍数关系,是为了减小齿槽转矩,减小转矩脉动。齿槽转矩也就是我们用手拨动电机转子的时候,那种一顿一顿的感觉。以12N14P的XXD2212电机为例,采用两两导通的通电方式运行,其六种通电状态如下图所示:2 B. d6 U7 p2 }" E

2 X' _0 O( X' a2 r" M3 k9 \1 R9 a7 O4 P/ F5 n3 a
AB.jpg
7 r( ~  t( x/ k* l  ]1 S- I* Q" {, B0 S; S" \4 {! L9 f
AC.jpg % j; o( v! x0 u; M  l. i
4 x2 x, {, n6 y9 d, w4 _
BA.jpg 6 D  [0 n  P9 W/ P* Q+ Q

( w3 h7 e$ ~1 ]3 ` BC.jpg
0 I! J3 C8 D/ M3 t% b7 L. g$ t7 ?! n* F6 ~6 A: \2 z
CA.jpg * b* T( g& x6 O5 L/ A5 t

) k9 U1 A( r) T; L2 k7 c6 Y6 K CB.jpg
+ f' n0 m+ n. i" C# Z8 A' u1 a! c1 ~: C. L; T5 c/ Y0 t: o
# o4 {: q1 `( e; Q( A% h' w9 G; S
  可以看到,每一种通电状态,转子的永磁能够找到与定子磁场对齐的位置。且能够产生持续的同方向的转矩。即使转子磁极数和定子磁极数不等,电机也可以稳定运行。4 C+ ~  T9 U' |' n
% z8 U. @( |- k* m* g
2.BLDC转速问题
% E, Z1 Z, p$ h, j1 I
% m/ F  _' I0 o$ i3 @* {  我们用的航模电机都是带有ESC的,这两个组合在一起的话,就组成了一个自控式变频系统。你所说的电压越高,电机转速越高,你是站在两者组合的角度来讲的。一般的ESC(非FOC电调),一般采用检测反电动的过零点来进行电机换向,电压越高,电机的转速就会越高,那么ESC的换向频率也会随之提高,也就是同步转速也随着提高。8 z0 X3 m5 [$ M. b' ?

- T9 O% ?. `; z" N* D' _& {# D/ a  F  同步转速=频率/极对数 ,这个公式对无刷直流电机(BLDC) 适用吗?$ p: Y5 d- z9 I
/ ~6 e9 J8 A# \3 v
  整个过程中,同步转速=频率/极对数 这一个式子是始终成立的,电压越高,ESC的换向频率也会越高。
6 t, t0 e% h. ?% c+ I" _) w
' l3 f. ?. a2 ^4 Q/ L- W' W  t  频率指的就是方波换向的频率吗?
- u/ H8 H: d3 x: K) u& X4 {
8 h. U8 \; C8 s  同步频率跟方波换向频率差一个系数关系,跟驱动方式有关。普通的两两导通驱动方式,一个周期存在AB-AC-BC-BA-CA-CB六种导通状态,所以 同步频率 = 方波换向频率/6" _  }4 H8 H6 X. c$ h
' k$ F$ w% S* C( ~1 P* O
  极对数是指定子的还是转子的呢?$ u5 _) d1 a7 i2 S' Y
4 u' F, |  j" E0 U& j( C  l
  同步转速=频率/极对数
,这里的极对数按照永磁体极对数算。
. b: \6 b4 L% X3 l$ s9 P9 a/ B  b5 Z) Q4 K
  对照我们的“奔牛”无刷电机BR204-1700KV-1,为了数的清楚一点,卸掉螺丝。
+ T  l' H3 t3 a! m$ T 微信图片_20180905005200.jpg
+ u3 N  p4 k/ G" \" a) t
) o# Y1 a1 T2 p7 L1 v) V  w& e2 Q  可以看到,里面的定子线圈一共有12个磁极,共6对;而外面的转子永磁体有14个磁极,共7对。那么极数对自然也就是7喽。

$ b( r/ I* F5 ]9 }

- ]% t1 P1 L" B" ~. s0 v: f9 q  定子磁极切换的频率,除以7个极数对,就是转子转动的速度,RPM为每分钟转数。3 G( y" I* P; W3 X4 L
  其实这也不难理解。因为定子线圈变化了6次磁极,为一圈,相应转子也需要跟随6次,可是转子的磁极为7,那么就自然就少了一次。也就是说,定子磁极转一圈,转子真实只能转七分之六圈。
3 @/ ?; Y5 S6 s7 W& @  + [# D, D* w( \& D+ J
  本着拿来主义、实用主义的态度,用就是了,有时候有精力再慢慢研究无刷电机。
8 p6 J7 U* ]2 x8 E" ^  看似小小的电机,里面大有文章,通过本实验及网上资料,只是了解了一点皮毛。
$ @; b, w% b( z/ K5 D

0 [3 S# V/ q; A. h1 w4 k1 @7 @% w" P0 M0 B& l0 ?, Z

7 V) A% X/ `$ i
赞 1 收藏 4 评论4 发布时间:2018-9-5 01:31

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4个回答
子曰好人 回答时间:2018-9-5 09:23:41
文章很长,介绍了很多基础知识,码字辛苦了,点个赞
zero99 回答时间:2018-9-5 14:44:41
深夜更新,支持下
dbwu8280 回答时间:2018-9-11 14:29:43
学习了,必须赞!
李康1202 回答时间:2020-1-1 11:27:35
新年快乐
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